JP2001078057A - ノイズ低減信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画質劣化なくノイズを低減するノイズ低減装
置を提供する。 【解決手段】 メディアンフィルタ４０と、入力信号と
メディアンフィルタ出力信号を減算した差分データを出
力する減算手段５０と、両信号の大小関係を判別する差
分量適応制御手段８０と、映像の明暗によって制限値の
値を可変する画像識別手段９０と、制限値をこの可変制
限値によって修正する制限値修正手段５５と、修正制限
値によって差分データの信号レベルに制限を設定する最
小値検出手段７０と、差分量適応制御手段８０の出力に
よって、入力映像信号の補正量を変える加減算選択手段
３０とを設けたノイズ低減回路。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビジョン映像
信号等に付加するノイズ成分を低減するノイズ低減装置
に関するものあり、特に、メディアンフィルタを用いる
ことによりノイズを低減するノイズ低減装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】メディアンフィルタを用いたノイズを低
減する装置の従来技術には、例えば、「直流加算型ノイ
ズリデューサの提案とＭＵＳＥデコーダ動画処理用ノイ
ズリデューサの開発」（和泉他４、テレビジョン学会
誌、Vol.48,No.12,pp1553〜1564（1994））、特開平９-
１６３１８５に記載されているノイズ低減装置がある。
このノイズ低減装置は、ＤＣシフト型ＮＲ(Noise Reduc
er）と呼ばれるものである。

【０００３】このＤＣシフト型ＮＲで用いられるメディ
アンフィルタの動作、特性について説明する。メディア
ンフィルタは、入力された原映像信号をサンプリングし
たディジタル映像信号において、所望時刻にサンプリン
グされたディジタル映像信号データと、時間方向に前後
対称または非対称な所要サンプル数だけ離隔した２サン
プル点のディジタル映像信号とを入力とし、その３つ点
のディジタル映像信号データの中から電圧レベルが中間
の映像信号データを選択出力するように動作するもので
ある。

【０００４】この出力信号は、信号振幅の大きい映像信
号に小振幅の雑音波がのっているような場合、低帯域通
過フィルタに比べて小振幅信号には平坦化作用が働くた
めノイズを低減でき、信号の急峻な立ち上がりや立ち下
がりの大振幅信号は、その急峻さやタイミングを損なわ
ずに映像を通過させる特性を持っている。

【０００５】このため、このメディアンフィルタ出力の
信号を、本来のノイズを含まない理想的な映像信号と仮
定し、この信号を参照映像信号と呼んでいる。

【０００６】従来のノイズ低減装置は、ノイズを含む入
力映像信号を参照映像信号に近づけるように、入力映像
信号と参照映像信号の電圧レベルを比較し、入力映像信
号の電圧レベルがこの参照映像信号の電圧レベルよりも
大であるか小であるかを判定する。判定した結果、入力
映像信号レベルが参照映像信号のレベルよりも大きい場
合は入力映像信号から後述するノイズ低減量に相当する
ＤＣ値（直流値）を減算し、この減算された信号がノイ
ズを低減した映像信号となる。逆に、入力映像信号レベ
ルが参照映像信号のレベルよりも小さい場合は入力映像
信号から後述するノイズ低減量に相当するＤＣ値を加算
し、この加算された信号がノイズを低減した映像信号と
なる。また、入力映像信号と参照映像信号の信号レベル
が同じ場合は、そのまま入力映像信号を出力する。

【０００７】上述のＤＣ値は、原信号である入力映像信
号における垂直ブランキング期間の画像信号のない同期
信号等の部分の雑音成分を検出し、その成分を積分等行
いノイズの平均レベルである実効電圧に対応したノイズ
低減量である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術にお
けるノイズ低減装置において、メディアンフィルタは、
ノイズ低減するためのＤＣ値をノイズを含む映像入力に
加算するのか減算するのかあるいは加減算を行わないで
原信号をそのまま出力するのかの演算方法を選択制御す
るために用いられていた。

【０００９】また、ノイズ低減量に相当するＤＣ値は、
ノイズの発生周期に対して非常に長い周期を持つ一定時
間毎の同期信号部分から検出するノイズの電圧レベルを
積分した値を用いたり、ユーザーが手動操作によって特
定の値を外部よりノイズ低減効果が最適と判断する値に
設定する値であるため、従来技術においは原信号全体に
一様に同じノイズ低減量で演算することになる。

【００１０】したがって、原信号と参照映像信号である
信号レベルの差が大きくても小さくても一定のノイズ低
減量を演算するため、例えば、この両者の信号レベル差
が大きい所にあわせてノイズ低減量を設定して演算を行
うと、信号レベル差の小さな部分は過剰に原信号にノイ
ズ低減量を加減算させてしまうことになりその部分は参
照映像信号から遠ざかってしまうので、原信号に新たな
歪信号を付加してしまうことになる。この場合、原信号
に新たなノイズ波形が付加してしまうため画質劣化を招
く。

【００１１】また、この新たな歪み信号を避けるために
ノイズ低減量の設定値をサンプリングされた映像ディジ
タルデータの最小単位である１ＬＳＢ程度に設定すれ
ば、新たな歪みを付けることはなくなるが、この場合１
ＬＳＢより大きなレベル差の所に付いているノイズに対
しても１ＬＳＢしか低減しないためノイズ低減効果は非
常に小さくなってしまう。

【００１２】さらにまた、信号振幅レベルが小さな暗い
画像では、特に高周波数帯の部分の映像は、いわゆると
ノイズ低減量とノイズ低減後の信号振幅レベルの周波数
特性がトレードオフの関係にあり、ノイズ低減量を増や
すことによりノイズは低減されていくが、それにつれ
て、もともと信号振幅レベルの小さな映像信号振幅がノ
イズ低減により微量ではあるが減少することになり、こ
れを観測するといわゆる画像のぼやけた画像となってし
まう。

【００１３】この従来技術のノイズ低減装置では、実際
に映像に付加するノイズレベルは均一でないにもかかわ
らず、ノイズ低減量に直流値を用いるため、メディアン
フィルタを用いて加減算等の演算選択を判別した演算を
行ったとしても、このノイズ低減量に相当するこのＤＣ
値による演算結果は、原信号に歪みを加えることになる
ため画質劣化を招いたり、またこの画質劣化避けるよう
直流値を小さくするとノイズの消え残しが大きくなるた
めノイズ低減効果が小さくなる等、画像内容によっては
必ずしも最適なノイズ低減が行えるものではなかった。

【００１４】さらにまた、画像信号の周波数帯域におけ
る高域成分とノイズ成分の周波数帯域に重複する部分が
比較的多く、特に、画像信号が小振幅レベルのノイズ成
分の振幅レベルとそれほど大差がないような画像部分で
は、特に、ノイズ低減量に相当するＤＣ値を上げていく
とノイズ低減効果は増える反面、画像のぼけ感が目立つ
ことなるためあまりノイズを低減できないが、その反面
信号明るい映像部分は振幅レベルが大きいので、ノイズ
低減により微量に映像振幅レベルが減少したとしても画
質劣化を招くことにはならずノイズ低減量を最適な大き
さにした方が当然ノイズ低減効果は大きいが、ノイズ低
減量に直流値を用いるという同様な理由から小振幅信号
にノイズ低減量に合わせることになることから、画像内
容などによっては必ずしもノイズ低減効果に満足いくも
のではないという問題点があった。

【００１５】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決するもので、映像信号に含まれる種々の振幅レ
ベルのノイズが含まれるような映像信号に対し、新たな
歪み信号を付加したりせずに画像の品質を損なうことな
く、画像の内容によらず最適にノイズ低減を行うことの
できるノイズ低減装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明では、ノイズを含む映像信号をディジタ
ル化するＡ／Ｄ変換手段と、映像信号においてある時刻
ｔにおける映像信号と該時刻ｔ以前の映像信号と、該時
刻ｔ以後の映像信号の少なくとも時刻の異なる３点にお
ける映像信号の中から電圧レベルの中間値を選択出力す
るか、もしくは、前記した３点におけるディジタル映像
信号の中で２点の映像信号が同値の場合は該同値の映像
信号を選択出力するフィルタ機能と、映像信号における
小振幅レベルに応じ、外部入力端子より設定する制限値
の値をかえた制限値修正手段と、該フィルタ機能出力の
映像信号の電圧レベルと前記Ａ／Ｄ変換手段のノイズを
含む映像信号との電圧レベルを減算した電圧レベル差を
示す差分信号を出力する差分演算手段と、該差分手段よ
り出力する差分信号のレベルが制限値修正手段出力レベ
ルより小さい時は前記差分手段より出力する差分信号を
出力し、該差分信号の電圧レベルが前記制限値修正手段
出力レベルよりより大きい時は制限値修正手段出力レベ
ルの制限値を出力する最小値検出手段と、前記Ａ／Ｄ変
換手段出力の映像信号の電圧レベルが前記メディアンフ
ィルタ出力信号の電圧レベルより大きい時は前記Ａ／Ｄ
変換手段出力の映像信号から最小値検出手段出力の信号
を減算し、前記Ａ／Ｄ変換手段出力の映像信号の電圧レ
ベルが前記メディアンフィルタ出力信号の電圧レベルよ
り小さい時は前記Ａ／Ｄ変換手段出力の映像信号に最小
値検出手段出力の信号を加算し、前記Ａ／Ｄ変換手段出
力の映像信号の電圧レベルと前記メディアンフィルタ出
力信号の電圧レベルが同じ時は、前記Ａ／Ｄ変換手段出
力の映像信号あるいは前記メディアンフィルタの出力映
像信号を出力する加減算手段と、加減算手段の出力信号
をアナログに変換するＤ／Ａ変換手段を設けることで実
現する。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１を用いて、本発明の第一の実
施の形態にかかるノイズ低減信号処理装置の構成を説明
する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかるノイ
ズ低減信号処理装置の構成を概念的に示すブロック図で
ある。図１において、ノイズ低減信号処理装置は、Ａ／
Ｄ変換器１０と、Ｄ／Ａ変換器１５と、遅延回路２０
と、加減算選択回路３０と、メディアンフィルタ４０
と、減算器５０と、絶対値変換回路６０と、最小値検出
回路７０と、差分量適応制御回路８０と、画像識別回路
９０と、制限値修正回路５５とを有して構成される。さ
らに、ノイズ低減信号処理装置は、映像入力端子Ｔ１
と、映像出力端子Ｔ２と、外部設定入力端子Ｔ３とを有
している。

【００１８】加減算選択回路３０は、加算器３１と、減
算器３２と、選択回路３３とを有している。

【００１９】画像識別回路９０は、振幅レベル検出回路
（輝度信号抽出回路）９１と、２値化回路９２と、補正
量制御回路９３とを有している。

【００２０】Ａ／Ｄ変換器１０は、映像信号入力端子Ｔ
１から入力されたアナログ映像信号に対して、所定のサ
ンプリングクロックでサンプリングし、ディジタル映像
信号に変換する。

【００２１】Ｄ／Ａ変換器１５は、加減算選択回路３０
の選択回路３３からのノイズ低減されたディジタル映像
信号をアナログ映像信号に変換して、映像信号出力端子
Ｔ２へ出力する。

【００２２】遅延回路２０は、Ａ／Ｄ変換回路１０で変
換されたディジタル映像信号を、メディアンフィルタ４
０で映像信号が遅延する量と同じ遅延量だけ遅延した遅
延映像信号Ａを出力する。

【００２３】加減算選択回路３０は、遅延回路２０から
入力された遅延映像信号Ａに最小値検出回路７０の出力
信号Ｍｉを加算または減算するとともに、遅延回路から
の遅延映像信号Ａ、または該遅延映像信号Ａに最小値検
出回路７０の出力信号Ｍｉを加算または減算した信号を
選択して出力する。

【００２４】加算器３１は、遅延回路２０からの遅延映
像信号Ａに最小値検出回路７０からの出力信号Ｍｉを加
算する。

【００２５】減算器３２は、遅延回路２０の遅延映像信
号Ａから最小値検出回路７０の出力信号Ｍｉを減算す
る。

【００２６】選択回路３３は、差分量適応制御回路８０
の出力に基づいて、遅延回路２０から出力された遅延映
像信号（ａ）、加算回路３１からの出力信号（ｂ）、減
算回路３２からの出力信号（ｃ）のいずれかを選択す
る。

【００２７】メディアンフィルタ４０は、入力されたデ
ィジタル映像信号について、ある時刻ｔにおける映像信
号と、該時刻ｔ以前の映像信号と、該時刻ｔ以後におけ
る映像信号の少なくとも時刻の異なる３点における映像
信号の中から電圧レベルの中間値を選択するか、もしく
は、中間値が存在しない場合は前記した少なくとも３点
におけるディジタル映像信号の中で同値の最頻出データ
を選択して参照映像信号(リファレンス信号)Ｂとして出
力する。

【００２８】減算器５０は、遅延回路２０の遅延映像信
号Ａからメディアンフィルタ４０の参照映像信号Ｂを減
算して、差分信号Ａ−Ｂを生成する。

【００２９】絶対値変換回路６０は、減算回路５０から
出力された差分信号Ａ−Ｂの絶対値信号│Ａ−Ｂ│を作
成する。

【００３０】最小値検出回路７０は、差分信号の絶対値
データ（｜Ａ−Ｂ｜）と、制限値入力端子Ｔ３から入力
された制限値Ｃを修正した修正制限値Ｃ´とを用いて、
｜Ａ−Ｂ｜＞Ｃ´のときＣ´を、｜Ａ−Ｂ｜＝Ｃ´のと
き０を、｜Ａ−Ｂ｜＞Ｃ´のとき｜Ａ−Ｂ｜を最小値デ
ータＭｉとして出力する。

【００３１】差分量適応制御回路８０は、差分信号Ａ−
Ｂの極性(正負)を判断し、遅延映像信号Ａが参照映像信
号Ｂより大きいとき遅延映像信号Ａ−最小値データＭｉ
（ｃ）を選択し、遅延映像信号Ａが参照映像信号Ｂより
小さいとき遅延映像信号Ａ＋最小値データＭｉ（ｂ）を
選択し、遅延映像信号Ａと参照映像信号Ｂが等しいとき
遅延映像信号Ａ(ａ)を選択する信号を選択回路３３に出
力する。

【００３２】画像識別回路９０は、ディジタル映像信号
の輝度レベルに対応した補正量信号Ｄを生成する。

【００３３】輝度信号抽出回路（振幅レベル検出回路）
９１は、Ａ／Ｄ変換回路１０の出力信号であるディジタ
ル映像信号から輝度信号成分Ｙを抽出して２値化回路９
２へ出力する。

【００３４】２値化回路９２は、輝度信号Ｙの信号レベ
ルと設定した閾値Ｔｈとの間で大小比較し、輝度信号の
大小を示すフラグ信号Ｆを出力し、補正量制御回路９３
へ出力する。

【００３５】補正量制御回路９３は、フラグ信号Ｆの値
に対応した補正量信号Ｄを出力する。

【００３６】制限値修正回路５５は、制限値入力端子Ｔ
３から入力された制限値Ｃから画像識別回路９０の補正
量信号Ｄを減算して、制限値修正データＣ´を作成す
る。

【００３７】映像入力端子Ｔ１には、映像信号が入力さ
れる。映像出力端子Ｔ２は、ノイズ信号が低減された映
像信号を出力する。外部設定入力端子Ｔ３は、制限値Ｃ
が入力される。

【００３８】以下に、上記構成のノイズ低減信号処理装
置の動作概要について説明する。映像入力端子Ｔ１より
入力されたノイズを含む映像信号は、Ａ／Ｄ変換器１０
で所定のサンプリングクロックでサンプリングされディ
ジタル映像信号に変換出力される。このディジタル映像
信号は、遅延回路２０と、メディアンフィルタ４０に入
力される。さらに、ディジタル映像信号は、画像識別回
路９０に入力される。

【００３９】ディジタル映像信号が入力されたメディア
ンフィルタ４０は、ある時刻ｔにおける映像信号と該時
刻ｔ以前の映像信号と該時刻ｔ以後における映像信号の
少なくとも時刻の異なる３点における映像信号の中から
電圧レベルの中間値を選択出力するか、もしくは、中間
値が存在しない場合は前記した少なくとも３点における
ディジタル映像信号の中で同値の最頻出データを選択し
て、参照映像信号Ｂとして出力する。

【００４０】このような場合、低帯域通過フィルタに比
べて小振幅信号には平坦化作用が働き、信号の急峻な立
ち上がりや立ち下がりの大振幅信号は、その急峻さやタ
イミングを損なわずに出力されノイズ成分のない本来の
理想的な映像信号である参照映像信号Ｂを出力する。こ
の選択出力された参照映像信号Ｂは減算器５０へ入力さ
れる。

【００４１】一方、遅延回路２０に入力された映像信号
は、前記メディアンフィルタ４０で映像信号が遅延する
量と同じ遅延量だけ遅延した遅延映像信号Ａが出力され
る。この遅延映像信号Ａは、減算器５０のもう一方の入
力に入力される。また、遅延回路２０から出力された遅
延映像信号Ａは選択回路３３の入力（ａ）と加算器３１
と減算器３２のそれぞれの入力に入力される。

【００４２】減算器５０では、遅延回路２０から出力さ
れた遅延映像信号データＡからメディアンフィルタ４０
出力の参照映像信号Ｂデータを減算した差分信号データ
Ａ−Ｂを出力する。この差分データの成分は、大部分は
ノイズ成分と判別するが映像信号成分の高域成分も少量
含まれている可能性がある。また、この差分データは、
ノイズを含む原信号（遅延映像信号Ａ）から参照映像信
号Ｂを減算した値なので、正あるいは負の符号情報も含
んでいる。

【００４３】この差分信号データは、絶対値変換回路６
０と差分量適応制御回路８０に入力され、絶対値変換回
路６０では絶対化（｜Ａ−Ｂ｜）され、差分データの大
きさが出力される。この差分信号の絶対値データ（｜Ａ
−Ｂ｜）は、最小値検出回路７０に入力される。そし
て、最小値検出回路７０のもう一方の入力には、この差
分信号データの値に制限をかける制御信号Ｃ´が入力さ
れる。

【００４４】以下、この制御信号Ｃ´が生成されるまで
の動作について説明する。Ａ／Ｄ変換器１０から出力さ
れた映像信号は、画像識別回路９０に入力される。以
下、画像識別回路９０の動作について図３及び図４の補
足説明図用いて詳しく説明する。Ａ／Ｄ変換器１０から
出力された映像信号は振幅レベル検出回路９１に入力さ
れる。

【００４５】振幅レベル検出回路９１では、ディジタル
映像信号から輝度信号成分Ｙを抽出し、輝度信号Ｙは２
値化回路９２へ入力される。

【００４６】２値化回路９２では、図３（Ａ）に示すよ
うに、信号レベルＹと設定したしきい値Ｔｈとの大小比
較を行う。つまり、輝度信号レベルＹがしきい値Ｔｈよ
り大きい期間ではフラグ信号Ｆ“１”を出力し、輝度信
号レベルＹがしきい値Ｔｈより小さい期間ではフラグ信
号Ｆ“０”を出力する。このフラグ信号Ｆは補正量制御
回路９３へ入力される。

【００４７】補正量制御回路９３では、このフラグ信号
Ｆの値により、補正量Ｄを出力する。ここでは、例とし
て、このフラグ信号Ｆが“１”の時、補正量制御回路９
３は補正量Ｄとしてディジタルデータ“２”を出力する
ものとする。また、フラグ信号Ｆが“０”の時、補正量
制御回路９３はディジタルデータ“０”を出力するもの
とする。

【００４８】この補正量Ｄは、制限値修正回路５５の構
成回路である減算回路の一方の入力端子に入力される。
この減算回路のもう一方の入力端子には、外部入力端子
Ｔ３より制限値（直流値）Ｃが入力される。この減算回
路では、（Ｃ−Ｄ）の減算が行われ、修正制限値Ｃ´を
出力する。

【００４９】２値化回路９２の働きは、輝度信号レベル
によってフラグを変えることに代えて、図３(Ｂ)に示す
ように、高域信号のレベルによってフラグを代えるよう
に構成することができる。この場合、高域信号のレベル
がしきい値Ｔｈより低いときにフラグＦを“１”とし、
高域信号のレベルがしきい値Ｔｈより高いときにフラグ
Ｆを“０”とすれば良い。

【００５０】図４を用いて、この制限値Ｃを仮に“３”
に設定した場合について，制限値修正回路５５および絶
対値変換回路６０ならびに最小値検出回路７０の動作を
説明する。図４（Ａ）において横軸は時間を縦軸は制限
値修正回路５５の出力を、図４（Ｂ）において横軸は時
間を縦軸は絶対値変換回路６０の出力を、図４（Ｃ）に
おいて横軸は時間を縦軸は最小値検出回路７０の出力を
表している。

【００５１】図４(Ａ)において、時刻ｔ０〜時刻ｔ１ま
でおよび時刻ｔ４以降は、輝度信号Ｙが所定のしきい値
Ｔｈより大きな値の期間であって補正量制御回路９３の
出力Ｄは“０”であり、この期間は、外部入力端子Ｔ３
より入力した制限値Ｃの値“３”がそのまま制限値修正
回路５５の出力Ｃ´として出力される。

【００５２】図４(Ａ)において、時刻ｔ１から時刻ｔ４
までは、輝度信号Ｙが所定のしきい値Ｔｈより小さな期
間(小振幅期間)であって補正量制限回路９３の出力Ｄは
“２”であり、この期間は、入力端子Ｃより入力された
制限値Ｃ“３”から補正量Ｄ“２”を減算した値である
修正制限値Ｃ´“１”が出力される。

【００５３】このようにして、制限値修正回路５５出力
からは、直流値Ｃであった制限値は、入力の輝度信号Ｙ
レベルの大小に応じた、２値を持った修正制限値Ｃ´と
して出力され、この信号が最小値検出回路７０へ入力さ
れる。

【００５４】最小値検出回路７０では、この２値を持っ
た修正制限値Ｃ´と、前述したように絶対値変換回路６
０から出力される差分信号データ｜Ａ−Ｂ｜とが入力さ
れ、両者の大小比較が行われ、最小値Ｍｉが選択出力さ
れる。

【００５５】絶対値変換回路６０より出力された差分信
号データ｜Ａ−Ｂ｜を、図４（Ｂ）に示す。時刻ｔ０〜
時刻ｔ１までは差分信号データは“３”であり、時刻ｔ
１から時刻ｔ２までは差分信号データは“２”であり、
時刻ｔ２〜時刻ｔ３までは差分信号データは“１”であ
り、時刻ｔ３から時刻ｔ４までは差分信号データは“４
であり、時刻ｔ４〜時刻ｔ５までは差分信号データは
“２”であり、時刻ｔ５以降は差分信号データは“３”
であるとする。

【００５６】最小値検出回路７０において、絶対値変換
回路６０の出力｜Ａ−Ｂ｜と制限値修正回路５５から出
力される修正制限値Ｃ´の両者を比較して、最小値デー
タＭｉを出力する。すなわち、図４(Ｃ)に示すように、
最小値検出回路７０は、絶対値変換回路６０の出力値｜
Ａ−Ｂ｜が修正制限値Ｃ´を超えたときには修正制限値
Ｃ´が最小値Ｍｉとして出力され、絶対値変換回路６０
の出力値｜Ａ−Ｂ｜が修正制限値Ｃ´以下のときには絶
対値変換回路６０の出力値｜Ａ−Ｂ｜が最小値Ｍｉとし
て出力され、絶対値変換回路６０の出力値｜Ａ−Ｂ｜と
修正制限値Ｃ´が等しいときには絶対値変換回路６０の
出力値｜Ａ−Ｂ｜または修正制限値Ｃ´が最小値Ｍｉと
して出力される。

【００５７】このようにして、制限がかけられた最小値
検出回路７０の出力は、それぞれ、入力加算器３１と減
算器３２のもう一方の入力に入力される。

【００５８】加算器３１は、遅延回路２０から出力され
た遅延映像信号Ａと最小値検出回路７０出力の最小値デ
ータＭｉとを加算出力し、選択回路３３の入力（ｂ）に
入力される。また、減算器３２は、遅延回路２０から出
力された遅延映像信号Ａと最小値検出回路７０出力の最
小値データＭｉとを減算出力し選択回路３３の入力
（ｃ）に入力される。

【００５９】選択回路３３の入力（ａ）と入力（ｂ）と
入力（ｃ）に、それぞれに入力された各信号は、差分量
適応制御回路８０によって、以下に述べる選択方法によ
り選択出力される。

【００６０】前述した減算器５０出力の差分データＡ−
Ｂは差分量適応制御回路８０に入力され、差分データの
値の正負判別と大きさが零かどうかの検出を行う。

【００６１】この検出により、差分データＡ−Ｂの値が
零の時、つまり遅延映像信号Ａと参照映像信号Ｂが同じ
値の時は、この部分にはノイズが付加されていないので
差分量適応制御回路８０は、選択回路３３の入力（ａ）
に入力された遅延映像信号Ａをそのまま選択出力する。

【００６２】差分データＡ−Ｂの値が正の時は、差分量
適応制御回路８０は、選択回路３３の入力（ｃ）に入力
された映像信号Ａ−Ｍｉが出力されるように選択し映像
信号を出力する。つまり、差分データＡ−Ｂの値が正と
いうことは、原信号であるノイズを含む遅延映像信号Ａ
が参照映像信号Ｂより値が大きいので、この場合、遅延
映像信号Ａからノイズ量に相当する差分データ(最小制
限値Ｍｉ)を差し引き、ノイズが低減された映像信号が
出力される。

【００６３】差分データＡ−Ｂの値が負の時は、差分量
適応制御回路８０は、選択回路３３の入力（ｂ）に入力
された映像信号Ａ＋Ｍｉが出力されるように選択し映像
信号を出力する。つまり、差分データＡ−Ｂの値が負と
いうことは、原信号であるノイズを含む遅延映像信号Ａ
が参照映像信号Ｂより値が小さいので、この場合、遅延
映像信号Ａにノイズ量に相当する差分データ(最小制限
値Ｍｉ)を加えることで、ノイズが低減された映像信号
となる。

【００６４】ここで、最小値検出回路７０において差分
信号Ａ−Ｂの絶対値データ｜Ａ−Ｂ｜に制限をかけるの
は、前述したように差分データの成分の大部分はノイズ
成分と判別するものであるが、画像内容によっては映像
信号成分の高域成分も少量含まれている場合もある。そ
のため、差分データ成分に原信号の高域成分である程度
含まれているような画像では、映像信号の大きな振幅レ
ベルを持った高域成分信号が加減算選択回路３０の演算
により高域成分が低減される量を少ないレベルで抑える
ためである。

【００６５】さらに、輝度信号レベルが低い部分では、
映像信号の振幅レベルおよびノイズの振幅レベルが小さ
く、信号に対するノイズのレベル比（ＳＮ比）が大きい
ので、ノイズ低減効果よりも画像の高域成分の振幅レベ
ルが小さくなる損失を極力抑えるためである。

【００６６】このようにして、選択回路３３よりノイズ
の低減されたディジタル映像信号は、所定のサンプリン
グクロックでサンプリングされノイズの低減されたアナ
ログ映像信号に変換され出力される。

【００６７】以上から、本実施の形態によれば、メディ
アンフィルタ４０は、ノイズ成分が大部分を占める高域
成分信号が限りなく少ない理想的な映像信号である参照
映像信号Ｂを生成することができる。

【００６８】減算器５０は、この生成した参照映像信号
Ｂとノイズを含む遅延映像信号Ａとの減算演算によりノ
イズが大部分を占める高域成分である差分データ信号を
実際映像信号より抽出することができ、また両信号の大
小関係も判定するので加減算選択回路３０の演算方法を
選択制御することができる。

【００６９】そして絶対値変換回路６０は、この差分デ
ータの絶対値を算出することができる。画像識別回路９
０では輝度レベルに応じ補正量を変えることができる。

【００７０】また、制限値修正回路５５では外部から入
力された制限値（直流値）Ｃを輝度信号レベルに応じた
修正制限値ｃ´に変換することができる。最小値検出回
路７０は、この変換された修正制限値Ｃ´と差分データ
Ａ−Ｂとの比較により差分データの電圧レベルに制限を
かられる。これにより最小値検出回路７０から得た差分
データは実際の入力映像信号より高域情報成分を極力除
外したノイズ成分を得ることができるとともに、外部設
定によりノイズ低減レベルに制限をかけたい場合に制限
かけられることができる。

【００７１】加減算選択回路３０では、このようにして
実際の映像信号より生成した差分データを用いて入力映
像信号に含むノイズ成分を打ち消すことができる。

【００７２】輝度信号レベル検出回路９１では、輝度信
号成分Ｙを抽出し、輝度信号は２値化回路９２へ入力さ
れる。２値化回路９２はしきい値Ｔｈを用いて２値のフ
ラグ信号Ｆを出力することができる。このフラグ信号Ｆ
により補正量制御回路９３は、直流値である制限値に信
号レベルによって制限値を小さくすることができる。

【００７３】本実施例では、輝度信号Ｙをしきい値Ｔｈ
を境界として２値化情報にしているが、映像信号レベル
のしきい値Ｔｈを複数設定して、輝度信号Ｙを３値以上
の多値化情報に細分化して制限値修正回路５５の修正量
の分解能を上げ、より高精度な補正量を生成する構成も
本発明に含まれる。

【００７４】また、画像識別回路９０では、輝度信号に
限定した例を挙げ説明したが、画像識別回路９０は、輝
度信号から高域成分のみを抽出し、その信号のレベルや
芝生のような振幅レベルの検出やＲＧＢ信号より色を特
定したり、高度な画像認識技術により、例えば、芝生・
森等の高域成分の小振幅レベルが多く画像を認識し、そ
の部分には、大きなノイズ低減を与えないような補正量
を生成することも本実施例に含まれる。

【００７５】本発明では、信号振幅レベルの小さな映像
信号にはノイズ低減量を小さく与え、信号振幅レベルの
大きな信号には十分なノイズ低減量を与えているので、
信号振幅の小さな映像信号ではノイズ低減処理による画
質劣化を避けることができ、信号振幅の大きな信号では
十分ノイズ低減されるので、画質劣化避けるよう直流値
を小さくした場合のノイズの消え残しやぼやけた画像と
ならず、画像の内容によらず最適なノイズ低減が行え
る。

【００７６】また、映像信号に含まれる種々の振幅レベ
ルのノイズが含まれるような映像信号に対し、新たな歪
み信号を付加したりせずに画像の品質を損なうことな
く、かつ画像の内容によらず最適にノイズ低減を行うこ
とのできる。

【００７７】図１において、メディアンフィルタ４０
は、ノイズを含む映像信号の、ある時刻ｔにおける映像
信号と、該時刻ｔ以前の映像信号と、該時刻ｔ以後の映
像信号の少なくとも時刻の異なる３点における映像信号
の中から電圧レベルの中間値を選択出力するか、もしく
は、前記した少なくとも時刻の異なる３点におけるディ
ジタル映像信号の中で中間値がなく映像信号が同電圧レ
ベルの場合は該電圧レベルの中で最も多く頻出する値の
映像信号を選択出力するフィルタ機能を達成する。

【００７８】減算器５０と、絶対値変換回路６０と差分
量適応制御回路８０とは、フィルタ機能から出力される
映像信号の電圧レベルと前記ノイズを含む映像信号との
電圧レベルの大小を判別するとともに、その差分信号
と、ノイズ打ち消し極性信号を出力する機能を達成す
る。

【００７９】画像識別回路９０と制限値修正回路５５と
で、ノイズを含む映像信号から輝度レベルを検出して輝
度レベルの小さな映像には制限値をさらに小さくする値
を出力する制限値修正機能を達成する。

【００８０】最小値検出回路７０が、外部から入力され
修正した制限値と前記差分信号とが入力され、この修正
した制限値が差分信号の値を越えた時にはこの修正した
制限値を、差分信号が修正した制限値以下の時に差分信
号を最小値データとして出力する最小値データ出力機能
を達成する。

【００８１】差分量適応制御回路８０と、加減算選択回
路３０は、ノイズ打ち消し極性信号と最小値データか
ら、ノイズ低減信号を出力するノイズ低減信号生成機能
と、前記入力映像信号とノイズ低減信号とからノイズ低
減処理した映像信号を出力するノイズ低減処理映像信号
出力機能を達成する。

【００８２】さらに、減算器５０は、差分演算手段を構
成する。

【００８３】図２を用いて、本発明の別の実施の形態に
かかるノイズ低減信号処理装置の構成を説明する。図２
において、図１と同符号の部分は、同じ機能を示す。こ
の実施の形態は、図１に示したノイズ低減信号処理装置
に、Ｓ／Ｎ検出回路９５と、加算器５７を付加した点、
ならびに、画像識別をアナログの入力映像信号で行って
いる点が相違している。

【００８４】Ｓ／Ｎ検出回路９５は、映像入力端子Ｔ１
から入力されたノイズを含む入力映像信号における垂直
ブランキング期間の画像信号のない同期信号等の部分の
雑音成分を検出し、Ｓ／Ｎレベルを検出する。また、Ｓ
／Ｎ検出回路９５は、ある所定のＳ／Ｎレベルの値を零
レベルとし、零レベルのＳ／Ｎレベル値を検出した時零
を出力し、零レベルのＳ／Ｎレベルより検出したＳ／Ｎ
レベルが大きければマイナスの値を出力し、また、前記
零レベルのＳ／Ｎレベルより検出したＳ／Ｎレベルが小
さければプラスの値を出力する。さらに、Ｓ／Ｎ検出回
路９５は、検出したＳ／Ｎレベルに応じて何段階かの刻
みで値を出力する。この何段階かの刻み値は加算器５７
に入力される。

【００８５】加算器５７の一方の入力には、Ｓ／Ｎ検出
回路９５の出力が入力され、もう一方の入力には、図１
の実施の形態において説明した外部入力端子Ｔ３を介し
て、ノイズを低減する値の制限値に相当する固定値が入
力される。加算器５７は、検出したＳ／Ｎレベルが大き
い時即ちＳ／Ｎが良好の時はマイナスの値が入力される
ので、外部入力端子Ｔ３を介して設定した固定値より小
さい値が出力され、この信号が最小値検出回路７０に入
力される。反対に、Ｓ／Ｎレベルが小さい時即ちＳ／Ｎ
が悪い時はプラスの値が入力されるので、外部入力端子
Ｔ３を介して設定した固定値より大きい値が出力され、
この信号が最小値検出回路７０に入力される。

【００８６】よって、制限値をＳ／Ｎが良好時にノイズ
低減量が小さくなるようにノイズ低減量の制限値Ｃを下
げ、また、Ｓ／Ｎが悪い時にノイズ低減量が大きくなる
ようにノイズ制限量の制限値Ｃを上げた信号を制限値修
正回路５５に入力することができるので、Ｓ／Ｎレベル
に応じてより過不足の無いノイズ低減効果を得ることが
できる。

【００８７】以上より、この実施の形態では、図１の実
施の形態にＳ／Ｎ検出機能を加えることにより、ノイズ
を低減する値の制限値に相当する設定した制限値が映像
信号のＳ／Ｎレベルに応じ可変することができるので、
映像信号に含まれる種々の電圧レベルのノイズが含まれ
るような映像信号に対し新たな歪み信号を付加したりノ
イズの消え残りなく図１の実施形態の効果以上にノイズ
低減の精度の向上したノイズ低減された映像信号を得る
ことができる効果がある。

【００８８】上記ノイズ低減信号処理装置およびノイズ
低減回路をテレビジョン信号受信装置に備えることによ
って、新たな歪を付加することなく、ノイズの消え残り
をなくしたノイズ成分を精度良く低減した質のよい映像
を得ることができる。

【００８９】

【発明の効果】本実施例によれば、メディアンフィルタ
を用いたノイズ低減処理回路において、ノイズが含まれ
るような映像信号に対しても、新たな歪み信号を付加し
たりノイズの消え残りなく精度良くノイズが低減された
映像信号を得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のノイズ低減装置の一実施の形態を示す
ブロック図。

【図２】本発明のノイズ低減装置の第二の実施の形態を
示すブロック図。

【図３】本発明のノイズ低減装置の２値化回路の動作を
説明する図。

【図４】本発明のノイズ低減装置の制限値修正回路と絶
対値変換回路と最小値検出回路の働きを説明する図。

【符号の説明】

１０ Ａ／Ｄ変換器 １５ Ｄ／Ａ変換器 ２０ 遅延回路 ３０ 加減算選択回路 ３１ 加算器 ３２ 減算器 ３３ 選択回路 ４０ メディアンフィルタ ５０ 減算器 ５５ 制限値修正回路 ６０ 絶対値変換回路 ７０ 最小値検出回路 ８０ 差分量適応制御回路 ９０ 画像識別回路 ９１ 振幅レベル検出回路（輝度信号抽出回路） ９２ ２値化回路 ９３ 補正量制御回路 Ｔ１ 映像入力端子 Ｔ２ 映像出力端子 Ｔ３ 外部設定入力端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 的野 孝明 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディアシステ ム事業部内 (72)発明者 高田 春樹 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディアシステ ム事業部内 (72)発明者 永田 辰雄 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディアシステ ム事業部内 (72)発明者 杉山 雅人 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディア開発本 部内 (72)発明者 都留 康隆 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディア開発本 部内 (72)発明者 須藤 幸一 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立画像情報システム内 Ｆターム(参考） 5C021 XB11 YA02 YC01 YC02 YC06 ZA13 5J022 AA01 AB01 BA02 CA07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノイズを含む映像信号の、ある時刻ｔに
   おける映像信号と、該時刻ｔ以前の映像信号と、該時刻
   ｔ以後の映像信号の少なくとも時刻の異なる３点におけ
   る映像信号の中から電圧レベルの中間値を選択出力する
   か、もしくは、前記した少なくとも時刻の異なる３点に
   おけるディジタル映像信号の中で中間値がなく映像信号
   が同電圧レベルの場合は該電圧レベルの中で最も多く頻
   出する値の映像信号を選択出力するフィルタ機能と、該
   フィルタ機能から出力される映像信号の電圧レベルと前
   記ノイズを含む映像信号との電圧レベルの大小を判別す
   るとともに、その差分信号と、ノイズ打ち消し極性信号
   を出力する機能と、前記したノイズを含む映像信号から
   輝度レベルを検出して輝度レベルの小さな映像には制限
   値をさらに小さくする値を出力する制限値修正機能と、
   上記外部から入力され修正した制限値と前記差分信号と
   が入力され、この修正した制限値が差分信号の値を越え
   た時にはこの修正した制限値を、差分信号が修正した制
   限値以下の時に差分信号を最小値データとして出力する
   最小値データ出力機能と、前記ノイズ打ち消し極性信号
   と最小値データから、ノイズ低減信号を出力するノイズ
   低減信号生成機能と、前記入力映像信号とノイズ低減信
   号とからノイズ低減処理した映像信号を出力するノイズ
   低減処理映像信号出力機能とを有することを特徴とする
   ノイズ低減信号処理装置。
2. 【請求項２】 ノイズを含む映像信号を入力して所定の
   サンプリングクロックでサンプリングしてディジタル化
   した映像信号を出力するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変
   換手段から出力される映像信号において、ある時刻ｔに
   おける映像信号と該時刻ｔ以前の映像信号と、該時刻ｔ
   以後の映像信号の少なくとも時刻の異なる３点における
   映像信号の中から電圧レベルの中間値を選択出力する
   か、もしくは、前記した少なくとも時刻の異なる３点に
   おけるディジタル映像信号の中で中間値がなく映像信号
   が同電圧レベルの場合は該電圧レベルの中で最も多く頻
   出する値の映像信号を選択出力するメディアンフィルタ
   を備えたノイズ低減処理装置において、前記メディアン
   フィルタ出力の映像信号の電圧レベルと前記Ａ／Ｄ変換
   手段のノイズを含む映像信号との電圧レベルを減算し電
   圧レベル差を示す差分信号を出力する差分演算手段と、
   映像信号の振幅レベルに応じて外部より入力する制限値
   の値を修正した制限値を出力する制限値修正手段と、前
   記差分演算手段より出力する差分信号の電圧レベルが制
   限値修正手段よりの修正した制限値レベルより小さい時
   は前記差分手段より出力する差分信号を出力し、該差分
   信号の電圧レベルが前記修正した制限値レベルより大き
   い時は前記設定値を出力する最小値検出手段と、前記Ａ
   ／Ｄ変換手段出力の映像信号の電圧レベルが前記メディ
   アンフィルタ出力信号のレベルより大きい時は前記Ａ／
   Ｄ変換手段出力の映像信号から最小値検出手段出力の信
   号を減算した信号を、前記Ａ／Ｄ変換手段出力の映像信
   号のレベルが前記メディアンフィルタ出力信号のレベル
   より小さい時は前記Ａ／Ｄ変換手段出力の映像信号に最
   小値検出手段出力の信号を加算した信号を、前記Ａ／Ｄ
   変換手段出力の映像信号のレベルと前記メディアンフィ
   ルタ出力信号のレベルが同じ時は、前記Ａ／Ｄ変換手段
   出力の映像信号あるいは前記メディアンフィルタの出力
   映像信号を出力する加減算選択手段と、該加減算選択手
   段より出力するディジタル映像信号をアナログ映像信号
   に変換出力するＤ／Ａ変換手段、とを備えたことを特徴
   とするノイズ低減回路。
3. 【請求項３】 請求項２記載のノイズ低減回路におい
   て、前記Ａ／Ｄ変換手段の入力あるいは出力の映像信号
   からＳ／Ｎを検出するＳ／Ｎ検出手段と、該Ｓ／Ｎ検出
   手段で検出した出力信号により前記の制限値を可変する
   ことを特徴とするノイズ低減回路。
4. 【請求項４】 請求項２または請求項３に記載のノイズ
   低減回路備えたことを特徴とする請求項１記載のテレビ
   ジョン信号受信装置。